[发明专利]一种气/液双状态的大型压缩空气储能系统

说明书

本发明提出一种气/液双状态的大型压缩空气储能系统，其包括：压缩机组、换热器、控制装置、储气罐、蓄冷回热器、减压阀、储液罐、液态泵和膨胀机组，该储能系统能在满足大规模电能存储需求的前提下，既避免大型压缩空气储能系统采用人工储罐的高成本问题，又避免液态压缩空气储能系统储能效率相对偏低和系统释能响应较慢的缺点。

技术领域

本发明涉及压缩空气储能技术领域，特别是涉及一种气/液双状态的大型压缩空气储能系统。

背景技术

压缩空气储能技术是指在用电低谷时利用电网上的富裕电力或者风能、太阳能等不稳定的新能源电力来压缩空气，并将压缩后的高压空气进行密封存储起来，在电能需求高峰时，将高压空气释放并推动空气透平带动发电机发电，以达到电能存储的目的。现有的压缩空气储能系统中，通常将压缩后的高压空气存储在地下储气室或者人工储气罐中进行存储，并在需要的时候进行能量释放，以利用储存能量对电网实现削峰填谷的效果。

地下储气室主要采用天然的洞穴作为高压空气存储的装置，其具有造价低廉、储气容量大的优点，主要应用于大型压缩空气储能系统。但是天然洞穴主要存在于特定的地质环境中，地下储气室需要选择特定的地理环境，因此应用地下储气室的大型压缩空气储能电站的建设主要受到地理因素的影响和限制。电网电能使用峰谷差较大且需要进行电能存储的地区主要集中在发达地区，而这些发达地区的地理环境往往较为平坦，缺乏天然的洞穴作为现成的储气室。并且，天然洞穴的密封性较差，由于地质的原因，必然存在高压空气泄露的情况。因此，以天然洞穴作为储气室的大型压缩空气储能电站，其储气室的储气压力会随着储存时间的推移而降低，这样会缩短电能存储的时长，缩短系统运行时间。

人工储气罐制造方便，作为高压空气的存储装置不受地理因素的限制，并且具有较高的存储压力，但是储气容量相对较小，而且造价成本较高。若进行大型压缩空气储能电站的储气装置，必然需要采用多个大型的人工储气罐联合进行空气存储，以满足大规模电能存储的需求，但是这也大大增加了储能电站的建设成本，而成本问题也是目前限制压缩空气储能系统发展的重要因素。

现有技术中为了避免大型储气装置对压缩空气储能系统的限制，一种液态压缩空气储能系统被提出，采用液态空气储罐代替大型的储气装置，使得压缩空气储能系统的储能密度大大增加，并且摆脱了大型储气装置对储能系统的限制。但是，这种液态的压缩空气储能系统增加了空气液化环节和液态泵，使得液态压缩空气储能系统的储能效率低于一般的气态压缩空气储能系统。而且液态压缩空气储能系统在储能过程需要将高压空气液化为液态空气进行存储，在释能过程中需要液态罐中的液态空气先吸热汽化后再进行膨胀做功，因此液态压缩空气储能系统的释能响应速度要远远低于气态压缩空气储能系统。

因此，本领域技术人员亟需一种气/液双状态的大型压缩空气储能系统，以使大型压缩空气储能系统摆脱大型储气装置对储能系统的限制，提高液态压缩空气储能系统的释能响应速度和储能效率。

发明内容

本发明提供一种利用气/液两种状态压缩空气的大型电能存储系统，摆脱现有技术流行的压缩空气储能系统的一系列弊端：1)采用天然洞穴的大型压缩空气储能系统受到地理因素的限制且存在密封困难；2)采用人工储气罐的大型压缩空气储能系统建设成本较高；3)液态压缩空气储能系统的储能效率低于气态存储的压缩空气储能系统，且释能响应速度远远低于气态压缩空气储能系统。

本发明提供一种气/液双状态的大型压缩空气储能系统，其包括：压缩机组、换热器、控制装置、储气罐、蓄冷回热器、减压阀、储液罐、液态泵和膨胀机组；

所述换热器包括：第一换热器和第二换热器；

所述控制装置包括：第一控制装置和第二控制装置；

所述蓄冷回热器包括：第一蓄冷回热器和第二蓄冷回热器；

所述压缩机组的另一端连接所述第一换热器的一端，所述第一换热器的另一端连接所述第一控制装置的一端；